論機(jī)械切削刀具刃口鈍化的重要性

為什么要進(jìn)行刃口鈍化處理？
        經(jīng)普通砂輪或金剛石砂輪刃磨后的刀具刃口，確實(shí)存在程度不同的微觀缺口(即微小崩刃與鋸口)。前者可用肉眼和普通放大鏡觀察到，后者用100倍(帶0.010mm刻線)顯微鏡能夠觀察到，其微觀缺口一般在0.01-0.05mm，嚴(yán)重者高達(dá)0.1mm以上。在切削過程中刀具刃口微觀缺口極易擴(kuò)展，加快刀具磨損和損壞。
        現(xiàn)代高速切削加工和自動(dòng)化機(jī)床對刀具性能和穩(wěn)定性提出了更高的要求，特別是涂層刀具在涂層前必須經(jīng)過刀口的鈍化處理，才能保證涂層的牢固性和使用壽命。
        從國外引進(jìn)數(shù)控機(jī)床和生產(chǎn)線所用刀具，其刃口已全部鈍化處理。有眾多的信息表明，刀具刃口鈍化可有效延長刀具壽命200%或更多，大大降低刀具成本，給用戶帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 因此，深入研究和實(shí)踐刀具對口鈍化這門學(xué)問十分重要。這個(gè)課題要從以下兩個(gè)方面做起，一個(gè)是選擇刃口型式和參數(shù)，二是探索刃口鈍化技術(shù)及參數(shù)，做到兩者的緊密結(jié)合。
常用金屬切削刀具的選用:
刃口型式與刃口鈍化形狀；
常用刃口型式：銳刃、倒棱刃、消振棱刃、白刃、倒圓刃；
        銳刃：刃磨前、后刀面相交而自然形成的稅刃，其刃口鋒利、強(qiáng)度差、易磨損。一般用于精加工刀具。
        倒棱刃：在刃口附近前刀面上，刃磨出很窄的負(fù)前角棱邊，大大提高了刃口的強(qiáng)度。用于粗加工和半精加工等刀具。
        消振棱刃：在刃口附近的后刀面上磨出一條很窄的負(fù)后角棱邊，切削時(shí)增大刀具與工件的接觸面積，消除切削過程振動(dòng)。用于工藝系統(tǒng)剛性不足時(shí)所用的單刃刀具。
        白刃：在刃口附近的后刀面上磨有一條后角為0°的窄邊或刃帶，可起到支撐導(dǎo)向和擠壓光整作用，用于鉸刀、拉刀等多刃刀具。
        倒圓刃：在對口上刃磨或鈍化成一定參數(shù)的圓角，增加刃口強(qiáng)度，提高刀具壽命，用于各種粗加工和半精加工的可轉(zhuǎn)位刀具。
 刃口鈍化形狀

 

 圓弧型刃口
 
瀑布型刃口
        刃口鈍化幾何形狀，對刀具壽命有很大影響：一種為圓弧型刃口，在刃口轉(zhuǎn)角處形成對稱圓弧，占80%以上的刀具所采用，適用于粗精加工。一種為瀑布型刃口，在刃口轉(zhuǎn)角處的頂面與側(cè)面比率一般為2:1,為不對稱圓弧，適用于惡劣的沖擊性加工。
        刀具刃口鈍化技術(shù)，其目的就是解決上述刃磨后的刀具刃口微觀缺口的缺陷，使其鋒值減少或消除，達(dá)到圓滑平整，既鋒利堅(jiān)固又耐用的目的。根據(jù)不同的加工條件，合理選擇刃口型式與參數(shù)，并緊緊與對口鈍化參數(shù)的選擇相組合，正確處理好刀具“銳”與“固”的關(guān)系，“銳”是刀具切削加工必須具備的特征，同時(shí)考慮刃口的“固”也是為了更有效的進(jìn)行切削加工，提高刀具壽命，減少刀具的消耗費(fèi)用。
手工鈍化：
        最早的鈍化工具是從皮子和石油開始，如到理發(fā)館刮臉，理發(fā)員在皮子上鐾刀，使刀刃更加鋒利耐用。而在機(jī)械加工方面所用的刀具，我們的前輩有了很多豐富的鐾刀經(jīng)驗(yàn)，效果非常顯著。
舉例如下：
        粗加工時(shí)，一把新刃磨好的刀具鐾刀可以減少初級(jí)磨損階段磨損值，在正常磨損階段后期鐾刀，仍可再延長正常磨損階段，一般刀具壽命提高0.5倍以上。
精加工使用鉸刀時(shí)，未經(jīng)鐾刀其內(nèi)孔表面有時(shí)達(dá)不到圖紙要求，精心鐾刀后表面粗糙度可穩(wěn)定Ra1.6-0.8祄，同時(shí)刀具壽命可提高1倍左右。
        精刨機(jī)床導(dǎo)軌，采用負(fù)前角寬刃壓光刀，其前后刀面必須經(jīng)過平板精心研磨，提高了表面質(zhì)量才能保證刃口鋒利平直，導(dǎo)軌加工表面粗糙度可穩(wěn)定達(dá)到Ra0.8祄以下。
        某廠加工大炮筒內(nèi)孔來復(fù)線使用的拉槽刀，由于被加工材料韌性和強(qiáng)度高，刀具磨損快，甚至切屑被卡住造成事故，所以必須專門安排有經(jīng)驗(yàn)的老工人鐾刀，才能完成這項(xiàng)關(guān)鍵性加工。
        印刷機(jī)墻板精孔加工，采用浮動(dòng)鏜刀，有進(jìn)給的走刀痕跡，經(jīng)研制帶有放大鏡的鐾刀工具后，刃口鋒利平直。其進(jìn)給量由1mm/r，提高到4mm/r。
        某廠內(nèi)燃機(jī)曲軸加工，其設(shè)備和刀具是由國外引進(jìn)，原一盤刀可加工50-60件，采用國產(chǎn)刀片后只加工15-16件。刀片經(jīng)鈍化和選用合理鈍化參數(shù)后，一盤刀也可加工50-60件。
機(jī)械鈍化
       為提高鈍化效率和質(zhì)量，大多采用高效機(jī)械鈍化方法。如采用振動(dòng)鈍化、介質(zhì)鈍化、研磨漿鈍化、含磨料的橡膠輪鈍化、干或濕的噴砂法鈍化、翻滾鈍化和含磨料尼龍刷鈍化等。
       高效高智能鈍化設(shè)備
       美國Conicity Technologies LLC公司最新開發(fā)的IXM-50錐型鈍化機(jī)，是由CNC程序控制，由操作者輸入幾個(gè)簡單的命令，它能在同一把刀具的不同表面，鈍化為不同的尺寸。可鈍化切槽刀和螺紋梳刀等。再從國內(nèi)數(shù)家引進(jìn)的刀片生產(chǎn)線可以看到，無論是涂層刀片或非涂層刀片生產(chǎn)線都帶有刀片刃口鈍化機(jī)，成為刀片生產(chǎn)中不可缺少的重要工序，這也是國外刀具為什么性能好壽命高的原因之一。
小型對口鈍化機(jī)的研制
        我國目前大量使用的可轉(zhuǎn)位刀片，大多由中小工具廠刃磨，國內(nèi)沒有適用的刀片刃口鈍化機(jī)產(chǎn)品，而國外刀片對口鈍化機(jī)其價(jià)格又十分昂貴(十至幾十萬美元)，因此未經(jīng)鈍化的刀片刃口狀況不佳，性能差，壽命低，與國外同類刀片性能和壽命相比存在很大差距。如何縮小這個(gè)差距,解決刀片刃口鈍化問題？研制一種小型可轉(zhuǎn)位刀片刃口鈍化機(jī)十分必要，更適合國情。它適合中小工具廠及機(jī)械加工車間普及推廣的產(chǎn)品。
        經(jīng)有關(guān)廠家生產(chǎn)使用證明，刀片刃口鈍化機(jī)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，性能可靠,刀片刃口鈍化效果良好。北京人機(jī)股份有限公司，在硬質(zhì)合金刀片鈍化后的使用壽命平均提高0.2倍以上，個(gè)別刀具提高1-3倍。山東萊蕪華順盟陶瓷新材料有限公司，在陶瓷刀片鈍化后的使用壽命平均提高0.5倍以上，個(gè)別刀具提高1-3倍。使用壽命的提高幅度大小是與具體加工條件和所選擇對口型式及刃口鈍化參數(shù)有關(guān)。
        鈍化參數(shù)的選擇通過刀片刃口鈍化機(jī)的研制和生產(chǎn)使用實(shí)踐，初步掌握了一些規(guī)律，針對不同加工條件，選擇刃口型式和鈍化參數(shù)十分重要。由于刀片材質(zhì)不同，加工條件不同，所選用的刃口型式和鈍化參數(shù)也不同，否則達(dá)不到延長刀具壽命的預(yù)期效果。與國外刃口鈍化參數(shù)相對照，占70%刀具鈍化值是在0.0254-0.0762之間。最大值：0.127-0．2032mm。最小值：一根頭發(fā)絲0.0762mm的1/6，即0.0127mm。即使鈍化那么小，也明顯地強(qiáng)化了刀具刃口。
        從大量的對口鈍化實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證實(shí)：刃口不一定越鋒利越好，也不一定是越鈍越好。針對不同加工條件確定不同鈍化值才是最好。
        刃口鈍化與對口型式相結(jié)合，是最普遍最有效提高對口強(qiáng)度和提高刀具壽命降低刀具費(fèi)用的措施。
        用微粉砂輪刃磨負(fù)倒核，其微觀缺口小(可達(dá)0.005-0.010mm)，加上小鈍化參數(shù)(0.010－0.030mm)，使刃口即鋒利堅(jiān)固又耐用。有資料表明國外采用較多。
        刀具刃口鈍化技術(shù)是一個(gè)還不被人們普遍重視，而又是十分重要的問題。它所以重要就在于：經(jīng)鈍化后的刀具能有效提高刃口強(qiáng)度、提高刀具壽命和切削過程的穩(wěn)定性。大家知道刀具是機(jī)床的“牙齒”，影響刀具切削性能和刀具壽命的主要因素，除了刀具材料、刀具幾何參數(shù)、刀具結(jié)構(gòu)、切削用量優(yōu)化等，通過大量的刀具刃口鈍化實(shí)踐體會(huì)到：有一個(gè)好的刃口型式和刃口鈍化質(zhì)量也是刀具能否多快好省進(jìn)行切削加工的前提。因此，刀具刃口的狀況好壞也是不可忽視的因素。